MARCACION DE SONDASMARCACION DE SONDAS
PCR Y APLICACIONES:PCR Y APLICACIONES:
CONDICIONES DE LA REACCIONCONDICIONES DE LA REACCION
PRIMERS DEGENERADOSPRIMERS DEGENERADOS
RT – PCR RT – PCR
REAL TIME PCRREAL TIME PCR
Dra. Liliana N. GuerraDra. Liliana N. Guerra
BIOLOGIA MOLECULAR EN BIOLOGIA MOLECULAR EN
MEDICINA MEDICINA
Marcación de SONDASMarcación de SONDAS
LA PREPARACION DE LA SONDA ES CRITICA PARA LAS LA PREPARACION DE LA SONDA ES CRITICA PARA LAS
TECNICAS DE HIBRIDIZACION MOLECULARTECNICAS DE HIBRIDIZACION MOLECULAR
EN LA HIBRIDIZACION:EN LA HIBRIDIZACION:
LA SONDA Y EL ACIDO NUCLEICO A HIBRIDIZAR DEBEN LA SONDA Y EL ACIDO NUCLEICO A HIBRIDIZAR DEBEN
ESTAR COMO SIMPLE CADENA ESTAR COMO SIMPLE CADENA
SOUTHERN: SE TRATA EL GEL CON HCl PARA SOUTHERN: SE TRATA EL GEL CON HCl PARA
DESNATURALIZAR EL ADN, SE NEUTRALIZA CON NaOH Y DESNATURALIZAR EL ADN, SE NEUTRALIZA CON NaOH Y
SE TRANSFIERE A LA MEMBRANA EN SOLUCION DE ALTA SE TRANSFIERE A LA MEMBRANA EN SOLUCION DE ALTA
FUERZA IONICAFUERZA IONICA
NORTHERN: NO ES NECESARIO EL TRATAMIENTO, SOLO NORTHERN: NO ES NECESARIO EL TRATAMIENTO, SOLO
MANTENER ARN SIN ESTRUCTURA SECUNDARIAMANTENER ARN SIN ESTRUCTURA SECUNDARIA
Marcación de SONDASMarcación de SONDAS
TECNICAS MAS USADAS:TECNICAS MAS USADAS:
NICK – TRANSLATIONNICK – TRANSLATION
RANDOM PRIMER EXTENSIONRANDOM PRIMER EXTENSION
OLIGONOCLEOTIDES PROBESOLIGONOCLEOTIDES PROBES
SE USA UN NUCLEOTIDO MARCADO:SE USA UN NUCLEOTIDO MARCADO:
α–32P–d NTP, α-35S–d NTP, α–125 I–d NTP: α–32P–d NTP, α-35S–d NTP, α–125 I–d NTP:
GENERALMENTE d CTPGENERALMENTE d CTP
biotina-11-d UTP, dioxigenina-11-d UTPbiotina-11-d UTP, dioxigenina-11-d UTP
Marcación de SONDASMarcación de SONDAS
LA SONDA PUEDE SER/ O NO RADIOACTIVA, LA SONDA PUEDE SER/ O NO RADIOACTIVA,
EN TODOS LOS CASOS DEBE TENER ALTA EN TODOS LOS CASOS DEBE TENER ALTA
ACTIVIDAD ESPECIFICAACTIVIDAD ESPECIFICA
DETERMINACION DE ACTIVIDAD DETERMINACION DE ACTIVIDAD
ESPECIFICA: UNA VEZ MARCADO EL ADN SE ESPECIFICA: UNA VEZ MARCADO EL ADN SE
PRECIPIA CON TCA 5% Y SE CUENTA LA PRECIPIA CON TCA 5% Y SE CUENTA LA
MARCA PRECIPITADA MARCA PRECIPITADA
AE = AE = TOTAL DE CUENTAS INCORPORADASTOTAL DE CUENTAS INCORPORADAS
MASA DE ACIDO NUCLEICO USADOMASA DE ACIDO NUCLEICO USADO
Marcación de SONDASMarcación de SONDAS
NICK TRANSLATIONNICK TRANSLATION
ACTUAN DOS ENZIMAS: DNasa 1 Y DNApolimerasa 1ACTUAN DOS ENZIMAS: DNasa 1 Y DNApolimerasa 1
SE UTILIZA ADN DOBLE CADENASE UTILIZA ADN DOBLE CADENA
SE INTRODUCE NICK (AGUJERO) AL AZAR EN UNA SE INTRODUCE NICK (AGUJERO) AL AZAR EN UNA
DE LAS CADENAS DEL ADNDE LAS CADENAS DEL ADN
SE USA ENZIMA CON ACTIVIDAD 5’-3’ SE USA ENZIMA CON ACTIVIDAD 5’-3’
EXONUCLEASA: REMUEVE EL d NTP DEL EXTREMO EXONUCLEASA: REMUEVE EL d NTP DEL EXTREMO
5’ (pol 1) Y EL NICK SE VA TRASLADANDO5’ (pol 1) Y EL NICK SE VA TRASLADANDO
SE SEPARA EL MARCADO DEL RESTO POR SE SEPARA EL MARCADO DEL RESTO POR
PRECIPITACION CON ETANOL O COLUMNA PRECIPITACION CON ETANOL O COLUMNA
SEPHADEXSEPHADEX
Marcación de SONDASMarcación de SONDAS
Marcación de SONDASMarcación de SONDAS
RANDOM PRIMERRANDOM PRIMER
SE UTILIZA UNA SECUENCIA DE OLIGONUCLEOTIDOS SE UTILIZA UNA SECUENCIA DE OLIGONUCLEOTIDOS
CONOCIDA O DE TIPO HEXANUCLEOTIDOS CONOCIDA O DE TIPO HEXANUCLEOTIDOS
(CUALQUIERA CONSENSO)(CUALQUIERA CONSENSO)
SE USA ADN SIMPLE CADENA (SE DESNATURALIZA POR SE USA ADN SIMPLE CADENA (SE DESNATURALIZA POR
CALOR)CALOR)
SE USA ENZIMA QUE NO POSEA ACTIVIDAD 5’ – 3’ SE USA ENZIMA QUE NO POSEA ACTIVIDAD 5’ – 3’
EXONUCLEASA PARA QUE NO DEGRADE AL PRIMER EXONUCLEASA PARA QUE NO DEGRADE AL PRIMER
(Klenow)(Klenow)
SE GENERA CADENA COMPLEMENTARIA SE GENERA CADENA COMPLEMENTARIA
SE SEPARA EL MARCADO DEL RESTO POR SE SEPARA EL MARCADO DEL RESTO POR
PRECIPITACION CON ETANOL O COLUMNA SEPHADEXPRECIPITACION CON ETANOL O COLUMNA SEPHADEX
Marcación de SONDASMarcación de SONDAS
Marcación de SONDASMarcación de SONDAS
NICK
TRANSLATION
RANDOM PRIMER
MASA A MARCAR 50 – 500 ng 25 – 250 ng
ACTIVIDAD
ESPECIFICA
5 x 10
8
dpm/ug 1 X 10
9
dpm / ug
LARGO del
FRAGMENTO
MARCADO
200 – 500 d NTP 200 – 2000 d NTP
SONDA NO RADIOACTIVA:
SE USA 1 ug DE MASA A MARCAR
SENSIBILIDAD COMO RAD. CON AE = 1 x 10
8
dpm/ug
Marcación de SONDASMarcación de SONDAS
MARCACION DE OLIGONUCLEOTIDOSMARCACION DE OLIGONUCLEOTIDOS
SE UTILIZAN PARA REALIZAR SCREENING DE SE UTILIZAN PARA REALIZAR SCREENING DE
BIBLIOTECASBIBLIOTECAS
SE MARCAN USANDO LA ENZIMA SE MARCAN USANDO LA ENZIMA
DEOXINUCLEOTIDO TRANSFERASA (TdT) QUE DEOXINUCLEOTIDO TRANSFERASA (TdT) QUE
AGREGA d NTP AL EXTREMO 3’AGREGA d NTP AL EXTREMO 3’
TEMPLADO DE 20 a 30 NTTEMPLADO DE 20 a 30 NT
MASA A MARCAR: 20 ngMASA A MARCAR: 20 ng
ACTIVIDAD ESPECIFICA: 5 x 10 ACTIVIDAD ESPECIFICA: 5 x 10
66
dpm/ ug dpm/ ug
SE OBTIENE BAJA SEÑAL QUE AYUDA A NO TENER SE OBTIENE BAJA SEÑAL QUE AYUDA A NO TENER
FONDO “SUCIO”FONDO “SUCIO”
Marcación de SONDASMarcación de SONDAS
Polymerase chain reaction (PCR)
Inventada en 1985 por Kary B. Mullis (Premio Nobel
de Química, 1993)
Se usa en criminología/medicina forense (identificar
personas a través de muestras de sangre, cabellos, por
comparación de DNA)
En el área de evolución (obtener enormes cantidades de
DNA a partir de fósiles que contienen trazas de DNA).
Revolucionó el diagnóstico de defectos genéticos,
(mutaciones), la detección de virus (HIV, HCV).
Permite hacer millones de copias de una muestra ínfima
de DNA.
Polymerase chain reaction (PCR)
Polymerase chain reaction (PCR)
Polymerase chain reaction (PCR)
Si repetimos este ciclo (desnaturalización, annealing,
extensión) muchas veces logramos una amplificación
exponencial
Polymerase chain reaction (PCR)
Polymerase chain reaction (PCR)
Polymerase chain reaction (PCR)
EL PRODUCTO FORMADO A PARTIR DE LA PCR SE PUEDE LLAMAR
AMPLICON. ES ESPECIFICO Y SOLO DEBE VERSE UNA BANDA POR
AMPLIFICACION CON PRIMERS ESPECIFICOS.
Polymerase chain reaction (PCR)
CONCEPTOS BASICOS:CONCEPTOS BASICOS:
ESPECIFICIDAD: GENERACION DE UN UNICO PRODUCTO DE ESPECIFICIDAD: GENERACION DE UN UNICO PRODUCTO DE
AMPLIFICACIONAMPLIFICACION
EFICIENCIA: MAXIMA PRODUCCION DE AMPLIFICACION EN EFICIENCIA: MAXIMA PRODUCCION DE AMPLIFICACION EN
FUNCION DEL NUMERO DE CICLOSFUNCION DEL NUMERO DE CICLOS
FIDELIDAD: NUMERO DE ERRORES QUE COMETE LA DNA FIDELIDAD: NUMERO DE ERRORES QUE COMETE LA DNA
POLIMERASA DURANTE LA COPIAPOLIMERASA DURANTE LA COPIA
SENSIBILIDAD: MINIMA CANTIDAD DE DNA QUE SE NECESITA SENSIBILIDAD: MINIMA CANTIDAD DE DNA QUE SE NECESITA
PARA OBTENER UNA GRAN CANTIDAD DE COPIASPARA OBTENER UNA GRAN CANTIDAD DE COPIAS
VARIANTES DE PCR:VARIANTES DE PCR:
NESTED PCR: NESTED PCR:
SE REALIZA UNA SEGUNDA REACCION DE PCR A PARTIR DEL SE REALIZA UNA SEGUNDA REACCION DE PCR A PARTIR DEL
AMPLICON, USANDO PRIMERS INTERNOS A LA 1ª AMPLICON, USANDO PRIMERS INTERNOS A LA 1ª
AMPLIFICACIONAMPLIFICACION
AUMENTA LA SENSIBILIDAD : SE REALIZAN 2 REACCIONES AUMENTA LA SENSIBILIDAD : SE REALIZAN 2 REACCIONES
CONSECUTIVAS DE PCRCONSECUTIVAS DE PCR
AUMENTA LA ESPECIFICIDAD: SE UTILIZAN OTROS PRIMERS AUMENTA LA ESPECIFICIDAD: SE UTILIZAN OTROS PRIMERS
INTERNOS ESPECIFICOSINTERNOS ESPECIFICOS
PCR MULTIPLEX: PCR MULTIPLEX:
UNA REACCIÓN DE PCR CON VARIOS PARES DE PRIMERS QUE UNA REACCIÓN DE PCR CON VARIOS PARES DE PRIMERS QUE
AMPLIFICAN DIFERENTES SECUENCIASAMPLIFICAN DIFERENTES SECUENCIAS
Polymerase chain reaction (PCR)
Polymerase chain reaction (PCR)
DNA polimerasas para PCR :Termoestables
Polymerase chain reaction (PCR)
Polymerase chain reaction (PCR)
Polymerase chain reaction (PCR)
Polymerase chain reaction (PCR)
APLICACION LONGITUD TEMPLADO
HASTA
ENZIMA
RUTINA
5kb Taq Pol
ALTA ESPECIFICIDAD
Tº AMBIENTE
5kb Platinum Taq Pol
ALTA ESPECIFICIDAD
ALTA FIDELIDAD
12kb Platinum Pfu Pol
SIN AGREGADO DE A (PARA
GENOTIPIFICACION)
500pb Platinum Genotype Pol
ALTO CONTENIDO DE GC
CODONES REPETIDOS
Dependiendo de la
polimerasa
Taq, Platinum Taq
Polymerase chain reaction (PCR)
Polymerase chain reaction (PCR)
Cómo diseñamos los primers?
Tº MELTINGTº MELTING
MAYOR DE 20 nt: MAYOR DE 20 nt:
Tm = 8105 + 16.6 log M + 0.41 (G-C) – 500/ longitudTm = 8105 + 16.6 log M + 0.41 (G-C) – 500/ longitud
HASTA 20 nt:HASTA 20 nt:
Tm = 4 ∑ ( G + C) + 2 ∑ (A + T)Tm = 4 ∑ ( G + C) + 2 ∑ (A + T)
Polymerase chain reaction (PCR)
Polymerase chain reaction (PCR)
Polymerase chain reaction (PCR)
Polymerase chain reaction (PCR)
Polymerase chain reaction (PCR)
RESUMENRESUMEN
LONGITUD DE 18 a 24 d NTPLONGITUD DE 18 a 24 d NTP
ESPECIFICOSESPECIFICOS
Tm = 55 a 75 C, CON Tm SIMILARES ENTRE SITm = 55 a 75 C, CON Tm SIMILARES ENTRE SI
DISEÑAR PRIMERS CON CANTIDAD APROXIMADAMENTE 50% DE GC Y DISEÑAR PRIMERS CON CANTIDAD APROXIMADAMENTE 50% DE GC Y
DISTRIBUCION AL AZARDISTRIBUCION AL AZAR
EVITAR PRIMERS CON SECUENCIAS DE POLIPURINAS Y/O EVITAR PRIMERS CON SECUENCIAS DE POLIPURINAS Y/O
POLIPIRIMIDINAS (Poly GC: DISMINUYE ESPECIFICIDAD - Poly AT: POLIPIRIMIDINAS (Poly GC: DISMINUYE ESPECIFICIDAD - Poly AT:
DISMINUYE EFICIENCIA)DISMINUYE EFICIENCIA)
EVITAR SECUENCIAS QUE FORMEN ESTRUCTURAS SECUNDARIASEVITAR SECUENCIAS QUE FORMEN ESTRUCTURAS SECUNDARIAS
CONTROLAR QUE LOS PRIMERS NO HIBRIDICEN ENTRE SICONTROLAR QUE LOS PRIMERS NO HIBRIDICEN ENTRE SI
EVITAR MAS DE 3 CG SEGUIDAD EN EL EXTREMO 3´EVITAR MAS DE 3 CG SEGUIDAD EN EL EXTREMO 3´
COMENZAR Y TERMINAR CON PURINASCOMENZAR Y TERMINAR CON PURINAS
EXISTEN PROGRAMAS DNAstar PARA DISEÑO DE PRIMERSEXISTEN PROGRAMAS DNAstar PARA DISEÑO DE PRIMERS
PRIMERS DEGENERADOS:PRIMERS DEGENERADOS:
SE USAN CUANDO QUIERO AMPLIFICAR UN SE USAN CUANDO QUIERO AMPLIFICAR UN
GEN Y SOLO CONOZCO SU SECUENCIA DE GEN Y SOLO CONOZCO SU SECUENCIA DE
AMINOACIDOSAMINOACIDOS
SE REALIZAN TODOS LOS PRIMERS POSIBLES SE REALIZAN TODOS LOS PRIMERS POSIBLES
PARA UNIRLOS A LA SECUENCIA DE INTERESPARA UNIRLOS A LA SECUENCIA DE INTERES
NO LOS DISENO LOS DISEÑAMOS EN NUESTRO ÑAMOS EN NUESTRO
LABORATORIO, SE PIDENLABORATORIO, SE PIDEN
Polymerase chain reaction (PCR)
Polymerase chain reaction (PCR)
PRIMERS DEGENERADOS:PRIMERS DEGENERADOS:
SE USAN SECUENCIAS QUE ESTEN SE USAN SECUENCIAS QUE ESTEN
CONSERVADAS PARA UNA FAMILIA DE CONSERVADAS PARA UNA FAMILIA DE
PROTEINASPROTEINAS
SE USA SECUENCIA CON MENOR SE USA SECUENCIA CON MENOR
CANTIDAD DE CODONES POSIBLESCANTIDAD DE CODONES POSIBLES
SE INCLUYEN SITIOS DE RESTRICCION SE INCLUYEN SITIOS DE RESTRICCION
PARA CLONAR POSTERIORMENTEPARA CLONAR POSTERIORMENTE
Polymerase chain reaction (PCR)
Polymerase chain reaction (PCR)
CONDICIONES PARA MEJORAR LA ESPECIFICIDADCONDICIONES PARA MEJORAR LA ESPECIFICIDAD
DISMINUIR:DISMINUIR:
Mg++Mg++
[d NTP][d NTP]
LARGO DE LOS CICLOSLARGO DE LOS CICLOS
NUMERO DE CICLOSNUMERO DE CICLOS
CONCENTRACION DE PRIMERCONCENTRACION DE PRIMER
AUMENTAR:AUMENTAR:
Tº DE ANNEALINGTº DE ANNEALING
Polymerase chain reaction (PCR)
RESUMENRESUMEN
MENOR TIEMPO Y MAYOR Tº DE ANNEALING: MAYOR MENOR TIEMPO Y MAYOR Tº DE ANNEALING: MAYOR
ESPECIFICIDADESPECIFICIDAD
CICLOS EXTRAS: MENOR ESPECIFICIDADCICLOS EXTRAS: MENOR ESPECIFICIDAD
PARA OBTENER MAS MASA DE AMPLIFICACION SE REALIZA PARA OBTENER MAS MASA DE AMPLIFICACION SE REALIZA
REAMPLIFICACIONREAMPLIFICACION
CONTROL NEGATIVO:CONTROL NEGATIVO:
SIN ADNSIN ADN
MUESTRA CON ADN QUE NO CONTIENE SECUENCIA MUESTRA CON ADN QUE NO CONTIENE SECUENCIA
TARGETTARGET
SOLUCION DE EXTRACCION DE ADNSOLUCION DE EXTRACCION DE ADN
Polymerase chain reaction (PCR)
VARIANTES DE PCR PARA MEJORAR ESPECIFICIDAD:VARIANTES DE PCR PARA MEJORAR ESPECIFICIDAD:
HOT START PCR: EVITA PRODUCTOS INESPECIFICOS HOT START PCR: EVITA PRODUCTOS INESPECIFICOS
GENERADOS INICIALMENTE CUANDO AUMENTA LA GENERADOS INICIALMENTE CUANDO AUMENTA LA
Tº Tº
SE REALIZA LA DESNATURALIZACIÓN DEL ADN Y AHÍ SE REALIZA LA DESNATURALIZACIÓN DEL ADN Y AHÍ
SE AGREGA LA POLIMERASASE AGREGA LA POLIMERASA
TOUCH DOWN PCR: Tº DE ANNEALING TOUCH DOWN PCR: Tº DE ANNEALING
DECRECIENTES PARA ASEGURAR MAXIMA DECRECIENTES PARA ASEGURAR MAXIMA
COMPLEMENTARIDAD DE LOS PRIMERSCOMPLEMENTARIDAD DE LOS PRIMERS
APLICACIONES DE PCRAPLICACIONES DE PCR
MUTAGENESISMUTAGENESIS
RT-PCRRT-PCR
PRODUCCION DE SONDASPRODUCCION DE SONDAS
DETECCIÓN DE INFECCIONES BACTERIANAS Y DETECCIÓN DE INFECCIONES BACTERIANAS Y
VIRALESVIRALES
DIAGNÓSTICO DE ENFERMEDADES HEREDITARIASDIAGNÓSTICO DE ENFERMEDADES HEREDITARIAS
ESTUDIOS DE EVOLUCIÓN MOLECULARESTUDIOS DE EVOLUCIÓN MOLECULAR
ESTUDIOS DE MEDICIDNA FORENSE ESTUDIOS DE MEDICIDNA FORENSE
ESTUDIOS DE FILIACIÓNESTUDIOS DE FILIACIÓN
Polymerase chain reaction (PCR)
RT-PCR (Reverse Transcription PCR)
RNAc DNA
RT-PCR (Reverse Transcription PCR)
RNAc DNA
RT-PCR (Reverse Transcription PCR)
RNAc DNA
RT-PCR Semi-cuantitativa
Control interno para normalizar: gen
constitutivo (eliminar errores en la
cantidad inicial de muestra)
PRIMERS: del gen de interés y del
control interno.
Cuantifico las bandas: relación
gen/control interno
C: células no tratadas.
LPS: células expuestas a 100 µg/ml LPS
(E. colio, P. aeruginosa).
ARP: acidic ribosomal phosphoprotein (control
interno para normalizar la cantidad de mRNA inicial).
PCR o RT-PCR CUANTITATIVA:PCR o RT-PCR CUANTITATIVA:
SE REALIZA UN CONTROL INTERNO QUE SE REALIZA UN CONTROL INTERNO QUE
SE UTILIZA PARA RELATIVIZAR LA SE UTILIZA PARA RELATIVIZAR LA
CANTIDAD DE AMPLICON OBTENIDA CANTIDAD DE AMPLICON OBTENIDA
DEL GEN DE INTERESDEL GEN DE INTERES
SE REALIZA LA DETECCION DEL SE REALIZA LA DETECCION DEL
CONTROL INTERNO Y DEL GEN DE CONTROL INTERNO Y DEL GEN DE
INTERES CON SONDAS ESPECIFICAS Y INTERES CON SONDAS ESPECIFICAS Y
DIFERENTESDIFERENTES
Polymerase chain reaction (PCR)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
01520253035404550
No de ciclos
A
b
s
o
r
b
a
n
c
i
a
SEÑAL
CONTROL
SEÑAL
INTERES
Polymerase chain reaction (PCR)
RT-PCR (Reverse Transcription PCR)
RNAc DNA
RT -PCRRT -PCR
PRUEBA CUANTITATIVA PARA HIVPRUEBA CUANTITATIVA PARA HIV
CARGA VIRAL = VIREMIACARGA VIRAL = VIREMIA
HIV ES RETROVIRUS, SE OBTIENE RNA Y HIV ES RETROVIRUS, SE OBTIENE RNA Y
SE REALIZA RT-PCRSE REALIZA RT-PCR
SEGUIMIENTO DE LA TERAPIA DE SEGUIMIENTO DE LA TERAPIA DE
PACIENTE INFECTADOPACIENTE INFECTADO
LIMITE DE DETECCIÓN: 40 COPIAS LIMITE DE DETECCIÓN: 40 COPIAS
VIRALES/ML (ULTRASENSIBLE)VIRALES/ML (ULTRASENSIBLE)
RT-PCR (Reverse Transcription PCR)
RNAc DNA
Rapid Amplification of cDNA Ends
RACE-PCR
RT-PCR para amplificar secuencias desconocidas
del extremo 3‘ y 5' del mRNA
Se realiza la RACE y se SECUENCIA el
producto obtenido
EVITA ERRORES DE LA PCR PUES
PRODUCTOS CORTOS
RT-PCR (Reverse Transcription PCR)
RNAc DNA
RT-PCR (Reverse Transcription PCR)
RNAc DNA
RT-PCR (Reverse Transcription PCR)
RNAc DNA
Polymerase chain reaction (PCR)
Polymerase chain reaction (PCR)
Polymerase chain reaction (PCR)
Polymerase chain reaction (PCR)
Fluorocromo + Quencher (absorbe la energía del fluorocromo cuando
está cerca fluorocromo no fluoresce)
Polymerase chain reaction (PCR)
Polymerase chain reaction (PCR)
Aplicaciones de la PCR: PROTOCOLO DE AMPLIFICACION
DE LAS REPETICIONES TELOMERICAS QUE MIDE
ACTIVIDAD DE TELOMERASA
Polymerase chain reaction (PCR)
Aplicaciones de la PCR: deteminación de
polimorfismos genéticos